Асинхронный двигатель принцип: Трехфазный асинхронный двигатель

Принцип работы асинхронного двигателя

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Строение двигателя

Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод.

Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе.

У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.

Конструкция асинхронного двигателя

Направление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.

Второй очень важный закон – Фарадея:

1. ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.
2. Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.
3. Направление ЭДС противодействует току.

Принцип действия

При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.

Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.

Принцип работы асинхронного двигателя

Когда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины. Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора. Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.

Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа. В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети. Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.

Как вращается ротор

Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе. Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС. В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.

Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения. Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его. Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит. Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором. Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Подключение

Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.

Видео: Как работает асинхронный двигатель

//www.youtube.com/embed/hu9TaxRe2UE?feature=player_detailpage

Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.

Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет.

Формула, из которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.

QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2

Схема: Подключение асинхронного двигателя

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления . Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу. Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки. Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями. Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

1. Конструкция простой формы.
2. Низкая стоимость производства.
3. Надежная и практичная в обращении конструкция.
4. Не прихотлив в эксплуатации.
5. Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

1. Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
2. Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
3. Относительно небольшой пусковой момент.

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который имеет трехфазную обмотку статора.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это асинхронный электродвигатель, у которого ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки [1].

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателяРотор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателяКонструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

ЗагрузкаВращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

, где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, f1 – частота переменного тока, Гц, p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

ЗагрузкаМагнитное поле прямого проводника с постоянным токомМагнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времениТок протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)ЗагрузкаВращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый роторМагнитный момент действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2, где s – скольжение асинхронного электродвигателя, n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, n2 – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе. Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Параметры асинхронного двигателя

При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические — это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.

Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.

Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.

Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.

Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.

Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.

Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.

Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.

В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.

В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

• Продолжительный;
• Кратковременный;
• Периодический;
• Повторно-кратковременный;
• Особый.

Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

1. Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

С развитием электронных систем, управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 4.5 из 5.

Назначение и принцип действия асинхронного двигателя

Назначение асинхронного электродвигателя

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространенного в данное время электродвигателя, называемого асинхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины — ротор — всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т.е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3000, 6000, 10000 В, этот электродвигатель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими типами. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту, в однофазном исполнении для малой мощности.

Принцип действия асинхронного двигателя

Рассмотрим устройство, показанное на рис.  Оно состоит из постоянного магнита 1, медного диска 2, рукоятки 3 и подшипников 4. Если вращать магнит при помощи рукоятки, то медный диск начинает вращаться в ту же сторону, но с меньшей частотой. Медный диск можно рассматривать как бесчисленное множество замкнутых витков; при вращении магнита 1 его магнитные силовые линии (м.с.л.) пересекают витки диска, и в витках наводится электродвижущая

Модель асинхронного двигателя

Обозначим:
п, — частота вращения магнита (синхронная частота), об/мин;
п2 — частота вращения диска, об/мин; п — разность частот вращения магнита и диска, об/мин.
Частота вращения диска меньше частоты вращения магнита, и, следовательно, диск вращается с несинхронной (асинхронной) частотой. Разница частот магнита и диска представляет собой частоту, с которой м.с.л. пересекают витки диска. Отношение разницы частот к синхронной частоте называется скольжением. Скольжение может быть выражено в долях единицы или в процентах:

В двигателях вращающееся магнитное поле создается трехфазным током, протекающим по обмотке статора, а роль диска выполняет обмотка ротора. Активная сталь статора и ротора служит магнитопроводом, уменьшающим в сотни раз сопротивление магнитному потоку.
Под влиянием подведенного к статору напряжения сети Ul в его обмотке протекает ток I,. Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э.д.с. Е{ и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э.д.с. создаются вращающимся магнитным потоком.

Рис. 2 . Работа асинхронного двигателя при cos ф2 = 1
Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э.д.с. Е2 в обмотке ротора пойдет ток I2, направление которого показано на рис. 2. Предположим, что он совпадает по фазе с Е2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образов, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность E2I2 cos ф в механическую.
Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э.д.с. Е2, а следовательно, ток 12 и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящие ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС, и поток вращается в обратную сторону.
Ротор двигателя вращается с асинхронной частотой п2, поэтому и двигатель называется асинхронным. Частоту вращения магнитного потока называют синхронной частотой п1. Частота вращенияротора
Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100% до 0, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска п2 — 0; а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком, п2 = пх.
Чем больше нагрузка на валу, тем меньше скорость ротора п2 и следовательно больше S, так как больший тормозной момент должен уравновеситься вращающим моментом; последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а значит и S. Скольжение при номинальной нагрузке SH у асинхронных двигателей равно от 1 до 7%; меньшая цифра относится к мощным двигателям.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

Основная классификация асинхронных двигателей осуществляется в зависимости от особенностей их пусковых свойств, которые определяются нюансами конструкции.

Если рассматривать устройство с фазным ротором, то пуск происходит следующим образом:

1. Начало запуска параллельно сопровождается переходом фазного ротора из спокойного состояния к постепенному равномерному вращению, во время которого машина начинает уравновешивать момент сил сопротивления на собственном валу.
2. При совершении запуска наблюдается увеличение объемов потребления электроэнергии из сети. Усиленное питание обуславливается необходимостью преодоления тормозного момента, приложенного к валу; передачей движущимся элементам кинетической энергии и компенсацией потерь внутри самого двигателя.
3. Начало пускового момента и параметры скольжения в этот период напрямую зависят от активного сопротивления, которое оказывают резисторы, введенные в роторную цепь.
4. Иногда показателей малого начального пускового момента бывает недостаточно для того, чтобы перевести асинхронный агрегат в полноценный рабочий режим. В такой ситуации, ускорение не является достаточным, а пусковой электрический ток со значительными показателями воздействует на обмотки двигателя, что вызывает их чрезмерный нагрев. Это может ограничить частоту его включений, а если машина была подключена к электросети с малой мощностью, такой запуск может вызвать понижение общего напряжения, что негативно сказывается на функционировании иных потребителей.
5. Благодаря введению в роторную цепь пусковых резисторов происходит понижение показателей электрического тока и пропорциональное увеличение начального пускового момента вплоть до достижения им максимальных параметров.
6. Последующее увеличение параметров сопротивления резисторов не является необходимым условием, поскольку оно будет способствовать снижению начального пускового момента и постепенному отклонению от максимальных характеристик его работы. Область скольжения при этом рискует достигнуть недопустимых показателей, что негативно скажется на разгоне ротора.
7. Пуск двигателя может быть легким, нормальным или тяжелым, именно этот фактор определит оптимальное значение сопротивления резисторов.
8. Далее, необходимо только поддержание достигнутого вращающего момента во время разгона ротора, это позволяет сократить длительность переходного процесса, в котором находится запущенная машина, а также способствует снижению степени нагрева. Для достижения этих целей, осуществляется постепенное понижение показателей сопротивления пусковых резисторов. Параметры допустимого изменения момента зависят от общих условий, которые определяют пиковый предел этого параметра.
9. Процесс переключения разных резисторов осуществляется за счет последовательного подключения контакторов ускорения. На протяжении всего пуска, моменты, во время которых достигаются пиковые значения, являются одинаковыми, а периоды переключения равными между собой.
10. Процесс отключения машины от электросети разрешается осуществлять при накоротко замкнутой роторной цепи, поскольку, в противном случае имеется риск возникновения перенапряжения в обмоточных фазах статора.
11. Параметры напряжения могут достичь значения, которое превосходит его номинальные показатели в 3-4 раза, если во время отключения машины роторная цепь находилась в разомкнутом состоянии.

Технические характеристики

Основные требования, которые обеспечивают качественное функционирование асинхронных агрегатов с фазным ротором, определены и указаны в соответствующих ГОСТах.

Именно они определяют главные технические характеристики и к таким параметрам относятся:

1. Габариты и мощность двигателя, которые должны иметь показатели, соответствующие техническому регламенту.
2. Уровень защиты должен соответствовать условиям, в которых происходит процесс эксплуатации, поскольку различные виды машин могут быть предназначены для установки на улице или только внутри помещений.
3. Высокая степень изоляции, которая должна обладать устойчивостью к повышению рабочей температуры и последующему нагреву.
4. Различные виды асинхронных двигателей предназначены для использования в определенных климатических условиях. Это касается в первую очередь установки подобных машин в крайне холодных местностях или, наоборот, жарких областях. Исполнение агрегата должно соответствовать климату местности, в которой проходит процесс эксплуатации.
5. Полное соответствие режимам функционирования.
6. Наличие системы охлаждения, которая должна соответствовать рабочим режимам машины.
7. Уровень шума при запуске агрегата на холостом ходу должен соответствовать второму классу или быть ниже его.

Устройство

Для работы с асинхронными двигателями и полного понимания принципов функционирования подобных машин, необходимо ознакомиться с особенностями их устройства:

1. Основными частями конструкции агрегата является статор, находящийся в неподвижном состоянии, и вращающийся ротор, который расположен внутри него.
2. Воздушный зазор разделяет оба элемента между собой.
3. И статор, и ротор обладают специальной обмоткой.
4. Статорная обмотка имеет подключение к питающей электросети с переменным напряжением.
5. Роторная обмотка по своей сути является вторичной, поскольку не имеет подключения к сети, а передачу необходимой энергии для нее осуществляет непосредственно статор. Этот процесс происходит благодаря созданию магнитного потока.
6. Корпус статора и корпус двигателя – это один элемент, который имеет в своей структуре запрессованный сердечник.
7. В пазах сердечника размещены проводники обмотки. Специальный электротехнический лак обеспечивает надежную изоляцию данных объектов друг от друга.
8. Обмотка сердечника особым образом разделена на секции, которые соединены в катушки.
9. Катушки составляют фазы самого двигателя, к которым происходит подключение фазы от питающей электросети.
10. Ротор состоит из вала и сердечника.
11. Роторный сердечник создан из набранных пластин, которые изготавливаются из особой разновидности электротехнической стали. На его поверхности имеются симметричные пазы, внутри которых размещены проводники обмотки.
12. Роторный вал в ходе работы выполняет функции по передаче крутящего момента непосредственно к приводному механизму машины.
13. Роторы обладают собственной классификацией, короткозамкнутая разновидность имеет в своей конструкции стержни, изготовленные из алюминия. Они располагаются внутри сердечника, а на торцах замкнуты специальными кольцами. Подобная система получила название беличьего колеса. В машинах с наиболее высокой мощностью, пазы дополнительно заливаются алюминием, что способствует повышению прочности конструкции.
14. Вместо короткозамкнутого ротора в конструкции может присутствовать фазная разновидность. Количество катушек, сдвинутых под определенным углом относительно друг друга, в такой системе зависит от числа парных полюсов. При этом, роторные пары полюсов всегда равны количеству аналогичных пар в статоре. Роторная обмотка соединена особым образом и напоминает по своей форме звезду, а ее лучи выводятся на контакты токосъемных колец, которые соединены при помощи механизма щеточного типа и пускового реостата.

Принцип работы

После освоения устройства асинхронного двигателя с фазным ротором и особенностей его запуска, можно переходить к изучению принципа работы, который заключается в следующем:

1. На статор, обладающий тройной обмоткой, начинает подаваться трехфазное напряжение, идущее от внешней электросети с переменным током.
2. Последовательно происходит процесс возбуждения магнитного поля, которое начинает совершать вращательные движения.
3. Совершаемые вращения постепенно становятся быстрее скорости ротора.
4. В определенный момент времени начинает происходить пересечение отдельных линий полей статора и ротора, что обуславливает возникновение электродвижущей силы.
5. Электродвижущая сила оказывает прямое воздействие на закороченную обмотку ротора, благодаря чему в ней начинает появляться электрический ток.
6. Через определенное время начинает происходить взаимодействие между возникшим в роторе током и статорным магнитным полем, из-за этого образуется крутящий момент, обеспечивающий функционирование асинхронной машины.

Преимущества и недостатки

Востребованность асинхронных двигателей подобного типа на сегодняшний день обуславливается следующими значимыми преимуществами, которыми они обладают:

1. Значительные показатели, которых способен достигать начальный вращающий момент после запуска машины.
2. Механические перегрузки, которые возникают на протяжении коротких промежутков времени, переносятся агрегатом без каких-либо значимых последствий и не оказывают влияния на процесс функционирования машины.
3. При возникновении разнообразных перегрузок в системе, двигатель сохраняет постоянную скорость, возможные отклонения не являются значимыми.
4. Показатели пускового тока значительно меньше, чем у большинства асинхронных аналогов, например, имеющих в своей конструкции короткозамкнутый ротор.
5. Использование подобных агрегатов предусматривает возможность использования систем, автоматизирующих процесс их запуска и введения в рабочее состояние.
6. Конструкция и устройство таких машин являются довольно простыми.
7. Запуска агрегата осуществляется по простой схеме, не подразумевающей значимых усилий.
8. Относительно невысокая стоимость.
9. Обслуживание таких машин не требует значительных затрат сил и времени.

Однако, при таком большом количестве положительных сторон, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают и некоторыми недостатками, основными из них являются следующие особенности подобных машин:

1. Слишком большие размеры двигателя, которые могут причинять некоторые неудобства при монтаже и эксплуатации.
2. Коэффициент полезного действия и общая выработка у них намного ниже, чем у многих аналогов. Разновидность агрегатов с короткозамкнутым ротором значительно превосходит их по этим показателям.

Применение

На сегодняшний день, большая часть двигателей, выпускаемых в промышленных масштабах, относится к асинхронной разновидности.

Благодаря ряду преимуществ, которыми обладают машины с фазными роторами, они широко используются в разных сферах человеческой деятельности, в том числе для поддержания работы:

1. Устройств автоматики и приборов из телемеханической области.
2. Бытовых приборов.
3. Медицинского оборудования.
4. Оборудования, предназначенного для осуществления аудиозаписи.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Принцип действия асинхронного двигателя ~ Электропривод

Самым распространенным электродвигателем, используемым в быту, промышленности, строительстве и сельском хозяйстве, на сегодняшний день, является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД с КЗ ротором). Основным его преимуществом, перед другими типами двигателей является простота, надежность и дешевизна.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Принцип действия трехфазного АД с КЗ ротором основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля и расположенного в этом поле проводника. Вращающееся магнитное поле создается статором асинхронного двигателя, которая является неподвижной частью двигателя. Статор асинхронного электродвигателя представляет собой стальной сердечник, с пазами в которых расположена обмотки, намотанная медным изолированным проводом.

Это поле пересекая обмотку ротора наводит в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитным потоком. Взаимодействие вращающего магнитного поля статора с током в роторе создает вращающий момент, за счет которого ротор будет вращаться в ту же сторону, что и поле, но с небольшим отставанием.

Обмотки статора намотаны таким образом, что образуют три катушки, смещенные друг, относительно друга на 120°. Между собой их соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник» и пропускают трехфазный переменный ток. При частоте тока 50 Гц, магнитное поле будет вращаться со скоростью 3000 об./мин. Магнитное поле, образованное тремя катушками, называется двухполюсным.

Особенностью асинхронного двигателя является то, что появление ЭДС в роторной обмотке ротора возможно только при различии частоты вращения магнитного поля ротора, обозначаемое букой n и магнитного поля статора n0. Разница n0 и n создает электромагнитный момента асинхронного двигателя. Характеризует эту разность скольжение S, определяемое по формуле:
S=( n0-n )/ n0,
где n0=60f/P синхронная частота вращения магнитного поля статора об/мин, f- частота питающей сети, Гц, p-число пар полюсов статора.

В такой конструкции двигателя, магнитное поле статора опережает скорость вращения ротора. Т.е. поле ротора вращается асинхронно со скоростью вращения поля статора. Отсюда и пошло название двигателя асинхронный двигатель переменного тока.

Если нагрузка на валу двигателя отсутствует, частота вращения поля ротора n, стремиться достичь частоты вращения поля ротора, но никогда не достигает ее, так как если n0-n=0, то и электромагнитный момент двигателя М будет равен 0.

В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

На смену классической конструкции асинхронного двигателя приходят энергоэффективные конструкции асинхронных двигателей обладающие более высоким КПД и технико-экономическими показателями. Применение частотно-регулируемого привода в тандеме с энергоэффективными двигателями, позволит существенно улучшить энергетические показатели и снизить затраты на электроэнергию.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

1. Применение асинхронных двигателей в стиральных машинах

Асинхронные двигатели нашли широкое применение как в промышленности,так и в быту. В целом следует отметить два самых распространённых вида асинхронных двигателей — это конденсаторные (иногда их называют двухфазные) и трёхфазные.
Конденсаторные двигатели, которые мы будем рассматривать, часто применялись в стиральных машинах 80х-90х гг. выпуска. В таких машинках количество оборотов барабана при отжиме достигало всего лишь лишь 400-600 оборотов в минуту, реже 800 или 1000, где уже применялась электронная схема управления. В 2000-x годах, было выпущено крайне мало стиральных машин с такими двигателями. С развитием электронных технологий, конденсаторные асинхронные двигатели канули в прошлое, поскольку на смену им пришли более компактные и динамичные универсальные коллекторные двигатели, а также трёхфазные двигатели с частотным регулированием скорости. Для осуществления привода барабана стиральных машин, производителям пришлось по ряду причин отказаться от применения конденсаторных асинхронных двигателей. Но это не означает, что асинхронные двигатели и вовсе исключили из конструкции стиральных машин. Например в стиральных машинах с функцией сушки горячим воздухом,простейшие односкоростные конденсаторные двигатели применяются до сих пор в качестве приводов вентиляторов, которые обдувают ТЭН сушки, прогоняя горячий воздух в бак стиральной машины.

2. Устройство асинхронного двигателя

1. Крышки двигателя 2. Подшипники 3. Ротор 4. Статор 5. Крыльчатка охлаждения Рис.2 Устройство асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель имеет в своём составе две основные детали: статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Статор (от латинского-стою) — неподвижная часть двигателя, взаимодействующая с подвижной частью-ротором. Активными частями статора являются обмотки и магнитопровод (сердечник). Обмотка статора в общем случае представляет собой многофазную обмотку, проводники которой равномерно уложены по окружности в пазы сердечника. Асинхронные двигатели для стиральных машин имеют две скорости вращения. В режиме стирки частота вращения на роторе двигателя составляет около 300 об/мин, а в режиме отжима (центрифугирования) 2800 об/мин. Поэтому, такие двигатели называют двухскоростные и для каждого режима работы применяется своя обмотка. Статор в рассматриваемом двигателе является электромагнитом, который создаёт магнитное поле.

Ротор — подвижная часть двигателя (Рис.3) В асинхронных двигателях это короткозамкнутая обмотка, которую часто называют «беличьей клеткой» из-за схожести конструкции. Алюминиевые или медные стержни статора замкнуты накоротко с торцов кольцами и как правило заливаются сплавом алюминия.Сердечник (вал ротора) имеет зубчатую структуру, который жестко скреплён с «беличьей клеткой». Вал ротора вращается на двух подшипниках, опорами которого являются крышки двигателя. Для лучшего охлаждения обмоток статора, на роторе устанавливаются крыльчатки с лопастями.

1. Сердечник из штампованных листов стали или залитый сплавом алюминия 2. Стальной вал с зубцами 3. Короткозамкнутая обмотка в виде «беличьей клетки» Рис.3 Устройство ротора асинхронного двигателя

3. Принцип работы конденсаторного асинхронного двигателя

Для привода барабана в стиральных машинах всегда применялись двухскоростные конденсаторные асинхронные двигатели.
Конденсаторный двигатель — разновидность асинхронного двигателя, в обмотки которого включен конденсатор для создания сдвига фазы тока. Подключается в однофазную сеть посредством специальных схем. Работоспособная схема подключения такого двигателя содержит конденсатор (пусковой конденсатор), от чего и произошло название.
Давайте рассмотрим простейшую схему подключения конденсаторного двигателя на примере Рис.4

Одна из обмоток (её чаще называют рабочей) подключают напрямую к сети, а пусковую обмотку последовательно через конденсатор. Рабочая и пусковая обмотки геометрически сдвинуты друг относительно друга на определённый угол. Для работы асинхронных двигателей важно, чтобы частота вращения ротора не была равна частоте вращения магнитного поля, создаваемое током обмотки статора. Отсюда и название — асинхронный двигатель. Но однофазная обмотка на статоре не способна создавать вращающее круговое магнитное поле. Поэтому, для соблюдения условий работы асинхронного двигателя, необходимо, что бы и токи были сдвинуты по фазе. Конденсатор в цепи пусковой обмотки создаёт сдвиг фаз токов на электрический угол «фи»=90°. Магнитное поле статора воздействует на обмотку ротора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС. В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС возникает собственное магнитное поле и ток, которое вступает во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате на каждый зубец магнитопровода ротора действует сила, которая складываясь по окружности, создает вращающий электромагнитный момент, заставляющий ротор вращаться. Относительная разность скоростей вращения ротора и магнитного потока, создаваемого обмотками статора называется скольжение асинхронного двигателя.

А — рабочая обмотка В — пусковая обмотка С — пусковой конденсатор Простая схема подключения асинхронного двигателя через конденсатор Рис.4

А теперь представьте, если бы в пусковой обмотке не было конденсатора. Тогда магнитное поле создаваемое статором, создавало бы такое же магнитное поле в роторе. При такой схеме подключения, двигатель можно представить лишь в качестве трансформатора и совпадающие по фазе токи не смогли бы создать вращающее круговое магнитное поле, а пусковой момент был бы настолько мал, что ротор оставался бы почти неподвижным.

4. Неисправности и диагностика. Пуск асинхронного двигателя стиральной машины

Характерный признак неисправности при работе конденсаторных асинхронных двигателей проявляется как правило в ослаблении вращающего момента, вследствие чего ротор двигателя, особенно под нагрузкой, не в силах совершить полный оборот.Из-за этого в стиральной машине, барабан с бельём совершает неполные покачивающие движения напоминающие колебание маятника. В подобных двигателях стиральных машин можно выделить несколько причин такой неисправности.
Самая распространённая причина — это потеря ёмкости пускового конденсатора, из-за чего сдвиг фаз токов пусковой и рабочей обмотки становится незначительным и не создаётся мощного вращающего момента ротора двигателя. Хотя при этом в режиме холостого хода (без нагрузки) двигатель может запускаться нормально. Подобная проблема не относится непосредственно к неисправности самого двигателя. В этом случае требуется только замена пускового конденсатора.
Другая причина — это межвитковое замыкание одной из обмоток двигателя. Причём поведение в работе двигателя иногда схоже с потерей ёмкости пускового конденсатора, но сопровождается сильным нагревом статорной обмотки, завышенным потребляемым током, иногда появляется запах гари и характерный гудящий звук. Иногда, при межвитковом замыкании в цепи обмоток режима отжима, обмотки режима стирки могут быть абсолютно исправны и работать нормально, и наоборот. В этом случае двигатель подлежит замене. Если нет возможности его заменить, то можно обратиться на предприятие где профессионально занимаются ремонтом электродвигателей.
Иногда при неисправности в двигателе одна или несколько обмоток могут быть в полном обрыве.
В остальных случаях проблем работы двигателей, можно выделить неисправности связанные с коммутирующими устройствами и модулями управления, но это мы не будем рассматривать в данном материале.

Для того, чтобы отличить неисправность непосредственно двигателя от неисправности коммутирующих его устройств, необходимо произвести измерения электрического сопротивления обмоток, в частности электрического пробоя обмоток на корпус статора, подключить двигатель напрямую измерив потребляемый рабочий ток. Данные о потребляемом токе указаны на шильдике двигателя, а электрические сопротивления и схема соединения обмоток указываются в сервисной инструкции для мастеров.
Ниже, на Рис.5 и Рис.6 приведена схема проверки двухскоростного асинхронного электродвигателя стиральной машины. Мы взяли самую сложную встречающуюся схему колодки двигателя с применением тахогенератора и термозащиты. Тахогенератор (Т) и термозащита (ТН) при проверке двигателя напрямую не подключаются к схеме. Для того,чтобы измерить ток в обмотках амперметр (A) подключается последовательно в разрыв цепи, но можно использовать и токовые клещи. Завышенный рабочий ток может свидетельствовать о межвитковом замыкании обмоток статора. Пусковой конденсатор (С), может быть общим для пусковых обмоток отжима и стирки. Но иногда используются и схемы с двумя пусковыми конденсаторами. Изменение направления вращения двигателя для режима стирки происходит путём изменения подключения полюсов обмоток. В режиме отжима двигатель вращается всегда в одну сторону.

Рис.5 Схема подключения для проверки обмотки отжима

Рис.6 Схема подключения для проверки обмотки стирки

5. Режимы работы и коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах

Как мы и говорили, в стиральных машинах всегда применяются две скорости вращения двигателя. В режиме стирки, двигатель вращается медленно, а в режиме отжима (центрифугирования) с большой скоростью. Коммутация обмоток асинхронного двигателя в стиральных машинах традиционно осуществляется при помощи электромеханического командного аппарата. В режиме стирки, двигатель вращается через определённую паузу с поочерёдным изменение направлением вращения. Это делается для того, что бы белье в барабане не перекручивалось. В режиме отжима двигатель вращается в постоянном направлении.
Как видно на представленных ниже фрагментах схемы ,контакты командоаппарата имеют несколько положений. Вывод двигателя номер 5 является общим для обеих обмоток и включается напрямую с общей шиной питания, а другие выводы двигателя запитаны через соответствующие контакты командоаппарата, тем самым создавая электрическую цепь. В этой схеме применяется один пусковой конденсатор, но в некоторых бывает и два конденсатора. Иногда, коммутация обмоток и управление двигателем (например в стиральных машинах Ardo TL80) осуществляется посредством электронного модуля с расположенными на нём симистором управления двигателем и контрольной цепью тахогенератора.

Двигатель не вращается	Режим отжима (центрифугирования)
Двигатель вращается по направлению часовой стрелки	Двигатель вращается против направления часовой стрелки

6. Преимущества и недостатки однофазных асинхронных двигателей

К преимуществам можно отнести: простоту конструкции, относительно высокий ресурс двигателя, низкий уровень шума по сравнению с коллекторными двигателями (речь о которых идёт в другой главе), практически не требует профилактического обслуживания, максимум требуется смазывание, либо замена подшипников.
К недостаткам можно отнести: большие габариты и массу двигателя, большой пусковой ток, применение нескольких обмоток для каждого режима работы двигателя, низкий КПД (коэффициент полезного действия), при неизменном габарите невозможно увеличить мощность двигателя, этим и объясняется его применение в стиральных машинах с низким числом оборотов барабана при отжиме, плохая управляемость электронными схемами.

7. Частые вопросы

• Для чего нужен конденсатор в цепи пусковой обмотки электродвигателя?

Конденсатор в асинхронных двигателях используется для сдвига фаз токов пусковой и рабочей обмотки, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле. Сдвиг фаз обязательное условие для работы конденсаторных асинхронных однофазных двигателей.

• Какая ёмкость пускового конденсатора применяется для пуска асинхронных двигателей стиральных машин?

Для каждого типа двигателей индивидуально подбирается значение ёмкости конденсатора. Самые распространённые номиналы ёмкостей (ёмкость конденсатора измеряется в микрофарадах): 8,5 мкф, 11,5 мкф, 12,5 мкф, 14 мкф,16 мкф, 18 мкф, 20 мкф, 22 мкф и 25 мкф. Но самые распространённые 14 мкф и 16 мкф.

• Почему рабочее напряжение пускового (фазосдвигающего) конденсатора должно быть не менее 400 вольт?

Фазосдвигающий конденсатор устанавливается в цепи обмоток статора, которые обладают большой индуктивностью. При работе электродвигателя, особенно при его пуске и остановке, на обмотках высвобождается большая электродвижущая сила самоиндукции (ЭДС самоиндукции), в виде всплесков повышенного напряжения 300-600 вольт, приложенная именно к конденсатору. Если установить конденсатор с меньшим допустимым рабочим напряжением, то он выйдет из строя.

• Что произойдёт, если вместо конденсатора номинальной ёмкости предназначенного для оптимальной работы двигателя установить конденсатор большей или меньшей ёмкости?

Если величина ёмкости фазосдвигающего конденсатора выбрана больше, чем требуется при данных конкретных условиях работы электродвигателя, то двигатель будет быстро перегреваться. Если величина ёмкости выбрана меньше требуемой, то вращающий пусковой момент ослабнет, что может вызвать затруднённое вращение барабана с бельём в стиральной машине.

В электрической цепи с ёмкостным сопротивлением (конденсатором) ток опережает напряжение на угол «фи»=90°. Ток опережающий напряжение по фазе на 90°, называется реактивным или безваттным током, так как он не вызывает в цепи потребления мощности.
С включением последовательно пусковой обмотки и конденсатора, нарушается чисто ёмкостный (реактивный) характер цепи, в результате чего уменьшается угол сдвига фаз. Поэтому для каждого асинхронного однофазного двигателя ёмкость конденсатора пусковой обмотки подбирается таким образом,чтобы угол сдвига фаз тока относительно рабочей был близок к 90°.

Электрические машины — это машины, совершающие преобразование электрической энергии в механическую или механической в электрическую. В первом случае электрические машины называются двигателями, во втором — генераторами.

Асинхронный электродвигатель относятся к классу индуктивных электрических машин, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции, открытом Фарадеем в 1831 г.

Чтобы лучше понять принцип действия асинхронного двигателя, на котором основана его работа , рассмотрим известный опыт Араго (рис. 1), объясненный впоследствии Фарадеем. В этом опыте некоторый постоянный магнит М люсами N—5 приводится во вращение механически мощью рукоятки Р. На небольшом расстоянии от полюсов магнита устанавливается легкий медный диск Д на оси, которая может вращаться в подшипниках. При вращении рукоятки и соответственно закрепленного с нею магнита в медном диске наводятся токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем N — S, обеспечивают появление вращающего момента. Под влиянием этого момента диск также увлекается в сторону вращения магнита. Таким образом, диск Араго является прототипом современного асинхронного двигателя.

Рис. 1. Опыт Ф. Д. Араго

Если в магнитном поле поместить прямолинейный проводник длиной l перпендикулярно направлению поля и пропустить через него постоянный электрический ток I, то на проводник в соответствии с законом Ампера будет действовать механическая сила F. Эта сила равна (в ньютонах) :

F = BlI,    (1)

где В — индукция магнитного поля, Тл; l — длина той части проводника, которая находится в магнитном поле, м; I — сила тока, проходящего по проводнику, А.

Таким образом, электрическая машина должна содержать две основные части: часть, создающую магнитное поле, и часть, содержащую совокупность проводников, расположенных в этом поле. В электрических машинах магнитное поле обычно создается с помощью системы обмоток (катушек) с током, расположенных на стальных (ферромагнитных) сердечниках.

Рассмотрим теперь простейший случай образование магнитного поля с помощью переменного тока, проходящего по витку катушки, имеющему форму, показанную на рис. 2,а. Промышленная сеть переменного тока обеспечивает синусоидальную форму тока. На рис. 2,е изображена характеристика изменения тока в рассматриваемом контуре в зависимости от времени протекания процесса. Как видно из графика, ток имеет один знак, условно принятый положительным, на участке от 0 до момента времени t₁, а затем противоположный, отрицательный знак на участке от t₁ до t₂ по оси времени.

Максимальные значения тока I_max достигаются в моменты времени t’ и t»‘. При прохождении тока по рассматриваемому проводнику образуется магнитное поле, направление силовых линий которого показано на рис. 2,б в плоскости, перпендикулярной контуру с током. Условно направление тока от плоскости чертежа к читателю обозначено точкой, а противоположное направление — крестиком. Пунктиром показан постоянный магнит, обеспечивающий аналогичное магнитное поле, как и контур с током в момент времени t’. Для любого другого момента времени на участке 0—t₁ магнитное поле будет иметь то же направление, но по значению оно будет слабее (например, в момент времени t»). Далее на участке характеристики t₁ — t₂(рис. 2,в) направление магнитных силовых линий поля (рис. 2, б) меняется на противоположное в соответствии  с изменением знака, т. е. направление тока в контуре (противоположное по сравнению с изображенным на рис. 2,б) также изменится на противоположное.

Рис. 2. Образование пульсирующего магнитного поля контуром с током: а — контур с током; б — магнитное поле контура; в — изменение тока в контуре во времени

Таким образом, при питании контура переменным током направление и величина магнитного поля, образованного этим витком, периодически изменяются. Такое магнитное  поле получило название пульсирующего.

Мы рассмотрели случай образования магнитного поля при питании контура однофазным переменным током. На практике асинхронные двигатели, как правило, питаются трехфазным переменным током. Трехфазная цепь переменного тока состоит из трех однофазных цепей. В этих цепях токи или напряжения изменяются по тому же периодическому синусоидальному закону с той же частотой, но с некоторым сдвигом (отставанием) во времени. Величина отставания тока во второй фазе по сравнению с током в первой фазе составляет 1/3 периода времени Т, или 120°. Ток в третьей фазе также отстает от тока во второй фазе на 1/3 периода.

На рис. 3,б показано образование магнитного поля с помощью трех контуров, сдвинутых относительно друг друга на 120° и питающихся от трехфазной сети синусоидального переменного тока. На рис. 3,а показан характер прохождения токов в каждой фазе, т. е. в каждом из контуров. Обозначение направлений токов на рис. 3,б (точки или крестики) соответствует принятому нами на рис. 2. Токи считаются положительными, если они имеют направления из плоскости чертежа (обозначено точкой) в началах контуров с током в фазах А_н, В_н, С_н и одновременно направление в плоскость чертежа (обозначено крестиком) в концах контуров фаз А_к, В_к, С_к. Такой случай, рассматриваемый для момента времени t₁, показан на примере рис. 3,б. Пользуясь известным из физики правилом буравчика, можно построить силовые линии создаваемого магнитного поля токов. Направление этих силовых линий будет аналогично направлению силовых линий поля, создаваемого с помощью постоянного магнита, условно обозначенного на этом рисунке пунктиром.

Рис. 3. Образование вращающегося магнитного поля трехфазным током: а — изменение фазных токов во времени; б — магнитное поле в разные моменты времени

В некоторый момент времени t₁ ток t_В достигнет своего наибольшего положительного значения, при этом токи i_А, i_С отрицательны. Такой пример рассмотрен на втором сверху рисунке (рис. 3,б). Как видно, в рассматриваемом случае две образовавшиеся зоны токов противоположного направления создают аналогичное поле, как и в момент времени t₁. Однако оно повернуто на 1/3 окружности, т. е. на 120° по часовой стрелке.

Далее сравним распределение магнитного поля на двух других примерах рис. 3,б, соответствующих моментам времени t₃ и t₄, с рассмотренными ранее случаями для моментов времени t₁ и t₂. При сравнении видно, что за период изменения времени Т создаваемое трехфазным током магнитное поле поворачивается в пространстве на целый оборот, т. е. на 360°. Такое магнитное поле называется вращающимся.

Если изменить чередование каких-либо двух фаз (рис.4), например подключить обмотку b к фазе С и наоборот, т. е. вместо соединения по схеме на рис. 4,а выполнить его по схеме на рис. 4,б, то произойдет изменение направления вращения магнитного поля на противоположное. Это свойство обычно используетсяпри необходимости изменения направления вращения асинхронного электродвигателя, т. е. при осуществлении так называемого реверса двигателя.

Рис. 4. Изменение чередования фаз питающего напряжения для изменения направления вращения асинхронного двигателя

Как видно из простейшего примера (см. рис. 1), аналогичное магнитное поле может быть получено с помощью-электромагнита, имеющего одну пару полюсов (северный N и южный S). В дальнейшем понятием число пар полюсов мы будем часто пользоваться.

Асинхронный электродвигатель имеются две основные части — вращающийся ротор и неподвижный статор. В широко распространенных трехфазных асинхронных электродвигателях статор подключается к трехфазной сети переменного тока. Трехфазный ток обмоток статора создает вращающееся магнитное поле с магнитным потоком Ф. Поле вращается относительно ротора, пересекает его обмотки и наводит в них электродвижущие силы (ЭДС). Под действием ЭДС в обмотках ротора, замкнутых накоротко, проходит ток I2 (в дальнейшем индекс 1 будет соответствовать статору и индекс 2 — ротору).

При взаимодействии тока ротора с вращающимся магнитным полем статора возникает сила, которая заставляет ротор двигаться в сторону вращения магнитного поля. Этой силе соответствует вращающий электромагнитный момент М, который пропорционален магнитному потоку Ф поля статора и току ротора I₂, т. е.

М=k_мФI₂,      (2)

где k_м — коэффициент, учитывающий конструктивные размеры активных частей машины.

Необходимо отметить, что вращающееся поле может быть  двухполюсным,  четырехполюсным, шестиполюсным и т. д. Число пар полюсов вращающегося поля определяется устройством обмотки статора. При одной и той же частоте f₁ питающего тока (промышленная частота 50 периодов в секунду, или 50 Гц) многополюсное магнитное поле будет вращаться медленнее двухполюсного в число раз, равное числу пар полюсов р обмотки машины. Частота вращения поля n₁ может быть найдена по формуле, об/мин,

n₁=60f₁/p.      (3)

В асинхронном двигателе частота вращения ротора n, увлекаемого магнитным полем статора, меньше частоты вращения n₁ самого поля. В самом деле, в случае равенства этих частот вращения прекратилось бы движение поля по отношению к ротору, в роторе перестала бы наводиться ЭДС, создающая токи в его обмотках. При этом прекратилось бы создание электромагнитного момента, под действием которого ротор приходил во вращения. В таком случае ротор стал бы неминуемо проскальзывать, тормозиться, т. е. частота его вращения стала бы меньше частоты вращения магнитного поля, что и соответствует действительному положению в асинхронном двигателе. Ввиду различия частот вращения поля и ротора рассматриваемые машины получили названия асинхронных или несинхронных.

Относительная разность частот вращения ротора и магнитного поля получила название скольжения. Скольжение обозначается буквой s и определяется по формуле

         (4)

Если затормозить ротор асинхронного двигателя (n=0), то частоты токов статора и ротора будут одинаковыми, а сам двигатель превратится в трансформатор с вращающимся магнитным полем. В этом режиме преобразования электрической энергии в механическую не происходит.

В зависимости от соотношения частот вращения поля n₁ и ротора n можно выделить три режима работы асинхронной машины: двигательный, генераторный и тормозной. Рассмотрим их подробней.

Когда асинхронный двигатель работает в двигательном режиме частота вращения ротора изменяется в пределах 0<n<n₁. Вращение ротора происходит под действием электромагнитного вращающего момента, а его направление совпадает с направлением вращения поля статора. Этот режим является основным при работе машины. Подводимая к статору электрическая энергия преобразуется в данном режиме в механическую.

Если с помощью какого-либо другого первичного двигателя, установленного на валу асинхронной машины, обеспечить вращение ротора с частотой выше частоты вращения магнитного поля статора (n>n₁), то асинхронная машина перейдет в генераторный режим, при этом направление вращения поля статора относительно ротора изменится на обратное по сравнению с работой машины в двигательном режиме. Вследствие этого изменят свой знак ЭДС, наводимая в обмотке ротора, и ток I₂. Изменение направления тока приведет к изменению направления электромагнитного момента, который теперь будет направлен против направления вращения ротора. Таким образом, электромагнитный момент становится тормозным по отношению к двигателю, который приводит во вращение ротор асинхронной машины. Механическая энергия, передаваемая этим- двигателем асинхронной машине, преобразуется в электрическую и отдается в сеть, к которой подключена асинхронная машина. Примером такого режима может служить работа электровоза при спуске железнодорожного состава под уклон.

Режим работы асинхронной машины, когда ротор приводится во вращение против направления вращения электромагнитного поля статора, получил название режима электромагнитного тормоза (или тормозного). Этот режим нашел применение в ряде подъемно-транспортных устройств. В этом режиме, как и в генераторном, электромагнитный момент направлен против направления вращения ротора. Однако в отличие от генераторного режима в режиме электромагнитного тормоза не происходит электромеханического преобразования энергии. Вся подводимая к асинхронной машине механическая и электрическая энергия преобразуется в потери (нагрев обмоток, потери на трение и др.). Генераторный режим и режим электромагнитного тормоза относятся к специальным режимам работы асинхронных машин.

§75. Принцип действия асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели являются самыми распространенными электрическими двигателями и применяются для привода различных станков, насосов, вентиляторов, компрессоров, грузоподъемных механизмов, а также на э. п. с. переменного тока в качестве двигателей вспомогательных машин..

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части статора 1 (рис. 248, а), на котором расположены обмотка 2 статора, и вращающейся части — ротора 3 с обмоткой 4. Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка 2 статора представляет собой трехфазную или в общем случае многофазную обмотку, катушки которой размещают равномерно вдоль окружности статора. Фазы этой обмотки А-Х, B-Y и C-Z размещены равномерно по окружности статора; они соединяются «звездой» (рис. 248,б) или «треугольником» и подключаются к сети трехфазного тока. Обмотку 4 размещают равно-

Рис. 248. Электромагнитная схема асинхронного двигателя (а), схема включения его обмоток (б) и пространственное распределение вращающего магнитного поля (в) в двухполюсной машине

мерно вдоль окружности ротора. При работе двигателя она замкнута накоротко.

При подключении обмотки статора к сети создается синусоидально распределенное вращающееся магнитное поле 5 (рис. 248, в). Оно индуцирует в обмотках статора и ротора э. д. с. e₁ и е₂. Под действием э. д.с. е₂ по проводникам ротора будет проходить электрический ток i₂. На рис. 248, а показано согласно правилу правой руки направление э. д. с. е₂, индуцированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока Ф, по часовой стрелке (при этом проводники ротора перемещаются относительно потока Ф против часовой стрелки). Если ротор неподвижен или частота его вращения п меньше синхронной частоты n₁, активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуцированной э. д. с. е₂, при этом условные обозначения (крестики и точки) показывают одновременно и направление активной составляющей тока i₂.

На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарная сила F_рез, приложенная ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращения соответствует равенству электромагнитного момента М тормозному, приложенному к валу от приводимого во вращение механизма и внутренних сил трения.

Э.д.с, индуцированная в проводниках обмотки ротора, зависит от частоты их пересечения вращающимся полем, т. е. от разности частот вращения магнитного поля n₁ и ротора n. Чем больше разность n₁— n, тем больше э. д. с. е₂. Следовательно, необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения n₁ и n. Только при этом условии в обмотке ротора индуцируется э. д. с. и возникает ток i и электромагнитный момент М. По этой причине машина называется асинхронной (ротор ее вращается несинхронно с полем). Иногда ее называют индукционной ввиду того, что ток в роторе возникает индуктивным путем, а не подается от какого-либо внешнего источника.

Для характеристики отставания частоты вращения ротора двигателя от частоты вращения магнитного поля служит скольжение, его выражают в относительных единицах или процентах:

s = (n₁— n) /n₁ или s = [(n₁— n) /n₁] 100% (81)

Если, например, четырехполюсный двигатель имеет s = 4%, то частота вращения его ротора равна 1440 об/мин (частота вращения поля при частоте 50 Гц составляет 1500 об/мин, а отставание ротора от частоты поля равно 4 % от 1500 об/мин, т. е. 60 об/мин). В двухполюсном двигателе при s = 4% частота вращения ротора составляет 2880 об/мин (3000—0,04*3000 = 2880).

Частота вращения ротора, выраженная через скольжение,

n = n₁(1 – s) (82)

По своей конструкции различают двигатели с фазным ротором (с контактными кольцами) и с короткозамкнутым ротором. Они имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются выполнением ротора. Пусковые свойства этих двигателей различны.

Каков принцип работы асинхронного двигателя | by Starlight Generator

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, также известный как «асинхронный двигатель», представляет собой устройство, которое помещает ротор во вращающееся магнитное поле и получает вращающий момент под действием вращающегося магнитного поля. поле, тем самым вращая ротор.

Статор — это не вращающаяся часть двигателя. Основная задача — создать вращающееся магнитное поле.Вращающееся магнитное поле не достигается механически. Вместо этого он подключен к паре электромагнитов переменным током, так что его свойства магнитного полюса меняются циклически, поэтому он эквивалентен вращающемуся магнитному полю.

Принцип работы

Вращающееся магнитное поле, создаваемое статором (скорость вращения — это синхронная скорость вращения n1) и относительное движение обмотки ротора, линия магнитной индукции, отсекающая обмотку ротора, создает наведенную электродвижущую силу, тем самым генерирование индуцированного тока в обмотке ротора.Индуцированный ток в обмотке ротора взаимодействует с магнитным полем, создавая электромагнитный момент, который заставляет ротор вращаться. Поскольку индуцированный ток постепенно уменьшается по мере того, как скорость ротора постепенно приближается к синхронной скорости, генерируемый электромагнитный крутящий момент также соответственно уменьшается. Когда асинхронный двигатель работает в режиме двигателя, скорость ротора меньше синхронной скорости.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.Разница между этими двумя типами заключается в том, что синхронный двигатель вращается со скоростью, привязанной к частоте сети, поскольку он не полагается на индукцию тока для создания магнитного поля ротора. Напротив, асинхронный двигатель требует скольжения: ротор должен вращаться немного медленнее, чем переменный ток, чтобы вызвать ток в обмотке ротора.

Малые синхронные двигатели используются в системах хронометража, таких как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофонах и прецизионных сервомеханизмах, в которых двигатель должен работать с точной скоростью; Точность скорости — это точность частоты линии электропередачи, которая тщательно контролируется в крупных взаимосвязанных сетевых системах.

Синхронные двигатели доступны от самовозбуждающихся субфракционных размеров в лошадиных силах до мощных промышленных размеров.

Starlight Power обеспечивает синхронный генератор мощностью от 20 до 2500 кВт различных производителей, таких как Stamford, Siemens, Marathon, Engga, Leroy-Somer и генератор переменного тока Starlight. Свяжитесь с нами по электронной почте: [email protected]

В диапазоне дробных лошадиных сил большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время.В промышленных масштабах большой мощности синхронный двигатель выполняет две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в работу. Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности и тем самым обеспечивать коррекцию коэффициента мощности.

Как работают асинхронные двигатели переменного тока?

Если вы когда-нибудь включали вентилятор в жаркий день или загружали белье в стиральную машину, значит, вы воочию столкнулись с индукционным двигателем переменного тока. Это одни из самых универсальных и часто используемых двигателей в мире и один из многих типов электродвигателей, которые мы настраиваем в соответствии с вашими потребностями.

Несмотря на то, что асинхронные двигатели просты по конструкции, принципы работы требуют небольшого пояснения.

Асинхронные двигатели переменного тока

: богатая история использования

Изобретение асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, Никола Тесла часто приписывают его изобретение. Он был первым, кто подал заявку на патент в США в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, которая имела решающее значение для успеха асинхронного двигателя.Компания Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только через 10 лет General Electric получила лицензию и усовершенствовала конструкцию, и родился двигатель, который мы используем сегодня.

Асинхронные двигатели переменного тока

: богатая история использования

Изобретение асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, Никола Тесла часто приписывают его изобретение. Он был первым, кто подал заявку на патент в США в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, которая имела решающее значение для успеха асинхронного двигателя.Компания Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только через 10 лет General Electric получила лицензию и усовершенствовала конструкцию, и родился двигатель, который мы используем сегодня.

Две основные части: статор и ротор

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных компонентов:

Как следует из их названия, статор представляет собой внешнюю неподвижную камеру, в которой вращается ротор. Статор создает магнитную силу через переменный ток, которая «побуждает» ротор вращаться.

Статор

Статор образован кольцом электромагнитов. Он состоит из тонких слоев стали или железа с прорезями, уложенных вместе в виде цилиндра. Медная проволока наматывается в чередующихся направлениях через внутреннюю часть цилиндра, создавая магнитные полюса.

Когда через эти проволочные катушки протекает переменный ток, они образуют пары чередующихся полюсов: северный и южный. Этот ток заставляет направленный поток и полярность полюсов перескакивать между северным и южным полюсами с каждым полупериодом.Это приводит к переменному магнитному полю, которое вращается с единой силой.

Ротор

Ротор также состоит из группы электромагнитов, расположенных вокруг цилиндра. Этот осевой аппарат располагается внутри статора. Магнитные поля, индуцированные внутри ротора, притягиваются к магнитному полю, создаваемому статором, следуя за ним, когда он вращается с каждым полупериодом переменного тока.

Этот тип двигателя называется асинхронным, потому что магнитное поле, создаваемое в статоре, индуцирует магнитное поле в роторе.В роторе асинхронного двигателя нет постоянных магнитов.

Вопрос: Почему асинхронный двигатель называется асинхронным двигателем

Следовательно, асинхронный двигатель называется асинхронным двигателем, потому что для ротора нет отдельного источника возбуждения. Движение ротора зависит от индукции в нем тока. Ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем синхронная скорость, так как он всегда отстает от статора.

Почему он называется асинхронным двигателем?

Асинхронный двигатель получил свое название от того факта, что ток в роторе является индуцированным током из-за вращающегося магнитного поля.Это должно отличать его от двигателей, в которых ток в ротор подается от внешнего источника, например. в двигателе постоянного тока.

Синхронны ли асинхронные двигатели?

Асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель. Он назван так потому, что никогда не работает с синхронной скоростью. то есть N _s = 120f / P. Асинхронный двигатель является наиболее широко используемым двигателем во всех отечественных и коммерческих двигателях.

Почему асинхронные двигатели лучше?

Вал двигателя вращается.Асинхронные двигатели индуцируют магнитное поле внутри ротора, подавая короткий ток в короткозамкнутую клетку. Эта концепция приводит к более высоким потерям в роторе и вызывает более высокий нагрев и меньшую эффективность. В двигателях с более высоким КПД используется медь из-за ее лучшего электромагнитного поведения.

Где используются асинхронные двигатели?

Асинхронный двигатель имеет пассивный ротор, который закорочен постоянно (короткозамкнутый ротор) или временно (см. Ротор с контактным кольцом). Он может производить до нескольких мегаватт и чаще всего используется в качестве стандартного трехфазного двигателя в промышленных приложениях.

Как запускается асинхронный двигатель?

Трехфазный асинхронный двигатель самозапускается. Когда источник питания подключен к статору трехфазного асинхронного двигателя, создается вращающееся магнитное поле, ротор начинает вращаться и запускается асинхронный двигатель.

Какие два типа двигателей?

Типы электродвигателей

• 1). Шунтирующий двигатель постоянного тока.
• 2). Отдельно возбужденный мотор.
• 3). Двигатель серии постоянного тока.
• 4). Двигатель PMDC.
• 5). Составной двигатель постоянного тока.
• 1). Синхронный двигатель.
• 2). Индукционный двигатель.
• 1). Шаговый двигатель.

Каков принцип работы асинхронного двигателя?

Двигатель, работающий по принципу электромагнитной индукции, известен как асинхронный двигатель. Электромагнитная индукция — это явление, при котором электродвижущая сила индуцирует электрический проводник, когда он находится во вращающемся магнитном поле.

Каковы применения асинхронного двигателя?

Однофазные асинхронные двигатели используются в системах с малой мощностью. Эти двигатели широко используются в бытовых и промышленных приложениях. Трехфазный асинхронный двигатель:

• Лифты.
• Краны.
• Подъемники.
• Вытяжные вентиляторы большой мощности.
• Станки токарные приводные.
• Дробилки.
• Маслоэкстракционные заводы.
• Текстиль и т. Д.

Как узнать, синхронен ли двигатель?

ПРОВЕРКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Ротор можно проверить с помощью омметра на наличие открытой или заземленной обмотки.Чтобы проверить ротор на обрыв обмотки, подсоедините один из выводов омметра к каждому контактному кольцу на валу ротора, Рисунок 17–5.

Какие типы асинхронных двигателей?

Асинхронные двигатели подразделяются на два типа: однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели. Как следует из названия, однофазный асинхронный двигатель подключается к однофазному источнику переменного тока, тогда как трехфазный асинхронный двигатель может быть подключен к трехфазному источнику переменного тока.

В чем основное отличие синхронного двигателя от асинхронного?

Различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Синхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, который работает с синхронной скоростью.	Асинхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, который работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость.

Почему мы используем синхронные двигатели?

Преимуществами синхронного двигателя являются простота управления коэффициентом мощности и постоянная скорость вращения машины независимо от приложенной нагрузки. Однако синхронные двигатели, как правило, дороже, а двигатель постоянного тока. питание — необходимая особенность возбуждения ротора.

Где используется асинхронный двигатель?

Итак, это все об асинхронном двигателе. Эти двигатели часто используются в 90% приложений по всему миру из-за высокой прочности и надежности. Эти двигатели используются в различных движущихся или вращающихся машинах, таких как лифты, вентиляторы, шлифовальные машины и т. Д.

Что такое двигатель и типы двигателей?

Принцип работы электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного и электрического поля.Электродвигатели в основном подразделяются на два типа. Это двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока. Двигатель переменного тока принимает переменный ток в качестве входа, тогда как двигатель постоянного тока принимает постоянный ток.

Какие типы двигателей?

Типы электродвигателей

• Бесщеточные двигатели переменного тока. Бесщеточные двигатели переменного тока — одни из самых популярных в управлении движением.
• Щеточные двигатели постоянного тока. В щеточном двигателе постоянного тока ориентация щетки на статоре определяет ток.
• Бесщеточные двигатели постоянного тока.
• Прямой привод.
• Линейные двигатели.
• Серводвигатели.
• Шаговые двигатели.

Почему мы используем стартер DOL?

Пускатели прямого включения применяются в основном в двигателях, где высокий пусковой ток не вызывает чрезмерного падения напряжения в цепи питания (или где такое высокое падение напряжения допустимо). Пускатели прямого действия обычно используются для запуска небольших водяных насосов, конвейерных лент, вентиляторов и компрессоров.

Какой двигатель используется в промышленности?

Типы двигателей для промышленных электроприводов Шунтирующий двигатель постоянного тока. Накопительный составной двигатель. Трехфазный синхронный двигатель. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Какой двигатель используется в генераторе?

Вы можете генерировать переменный ток с помощью двигателя с дробной мощностью. Для удобства двигатель должен быть установлен на плате, как показано, с гнездами 4 мм, позволяющими подсоединять к обмоткам ротора и статора.

Синхронные двигатели — переменного или постоянного тока?

Синхронный электродвигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизируется с частотой питающего тока; период вращения в точности равен целому числу циклов переменного тока.Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.

Каковы преимущества асинхронного двигателя?

Асинхронные двигатели — Асинхронные двигатели (IM)

• + Долговечные, надежные и неприхотливые в обслуживании.
• + Оптимизирован для работы с частичной нагрузкой.
• + Возможен прямой привод на карданный вал.

Что такое синхронный и асинхронный двигатель?

Синхронный двигатель — это машина, скорость ротора которой равна скорости магнитного поля статора.Асинхронный двигатель — это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель. Синхронный двигатель не имеет пробуксовки. Значение скольжения равно нулю.

Каков принцип работы трехфазного асинхронного двигателя?

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую, которая затем подается на различные типы нагрузок. Двигатели переменного тока работают от источника переменного тока и делятся на синхронные, однофазные, трехфазные асинхронные двигатели и двигатели специального назначения.Из всех типов трехфазные асинхронные двигатели наиболее широко используются в промышленности, главным образом потому, что для них не требуется пусковое устройство.

Трехфазный асинхронный двигатель получил свое название от того факта, что ток ротора индуцируется магнитным полем, а не электрическими соединениями.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя основан на создании вращающегося магнитного поля (среднеквадратичное).

Создание вращающегося магнитного поля

Статор асинхронного двигателя состоит из нескольких перекрывающихся обмоток, смещенных на электрический угол 120 °.Когда первичная обмотка или статор подключены к трехфазному источнику переменного тока, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.

Направление вращения двигателя зависит от последовательности фаз линий питания и порядка, в котором эти линии подключены к статору. Таким образом, изменение мест подключения любых двух первичных клемм к источнику питания изменит направление вращения на противоположное.

Число полюсов и частота приложенного напряжения определяют синхронную скорость вращения статора двигателя.Двигатели обычно имеют 2, 4, 6 или 8 полюсов. Синхронная скорость — термин, обозначающий скорость, с которой будет вращаться поле, создаваемое первичными токами, — определяется следующим выражением.

Синхронная скорость вращения = (120 x частота питания) / Число полюсов статора

Производство магнитного потока

Вращающееся магнитное поле в статоре — это первая часть работы. Чтобы создать крутящий момент и, таким образом, вращаться, роторы должны пропускать ток.В асинхронных двигателях этот ток исходит от проводников ротора. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, пересекает проводящие стержни ротора и индуцирует электродвижущую силу (ЭДС).

Обмотки ротора асинхронного двигателя либо замкнуты через внешнее сопротивление, либо напрямую закорочены. Следовательно, ЭДС, индуцированная в роторе, заставляет ток течь в направлении, противоположном направлению вращающегося магнитного поля в статоре, и приводит к скручивающему движению или крутящему моменту в роторе.

Как следствие, скорость ротора не достигает синхронной скорости среднеквадратичного значения в статоре. Если бы скорости совпадали, ЭДС не было бы. индуцированный в роторе, ток не будет протекать, и, следовательно, не будет создаваться крутящий момент. Разница между скоростями статора (синхронной скорости) и ротора называется скольжением.

Вращение магнитного поля в асинхронном двигателе имеет то преимущество, что не требуется никаких электрических соединений с ротором.

В результате получается мотор:

• Самозапускающийся
• Взрывозащищенный (из-за отсутствия контактных колец или коммутаторов и щеток, которые могут вызвать искрение)
• Прочная конструкция
• Недорого
• Легче в обслуживании

Конструкция экспериментального устройства для асинхронного двигателя Принцип

[1] Ю.Х. Луо: Корпоративные технологии и развитие, Vol. 1 (2009) № 12, стр 238-240.

[2] Ю. Ван и Л.К. Цзя: Журнал Университета Пиндиншань, Vol.1 (2000), № 2, стр. 34-35.

[3] Ю. Чжу: Журнал педагогического технологического университета Цзянсу, Vol. 1 (2006) No. 4, pp.91-93.

[4] К. Хуанг и Г. Цинь: Физические эксперименты, Vol. 1 (1996) No. 4, pp.176-178.

[5] Z.М. Ван: Журнал электрического и электронного образования, Vol. 1 (2002) No. 1, pp.68-70.

[6] Дж. Цай, Дж. Дж. Чжэнь, Ю. Лю, Дж.Он и C.K. Чжоу: Журнал Чжэцзянского педагогического университета (естественные науки), Vol. 36 (2013) № 1, стр 79-82.

[7] З.Х. Цинь: Электротехнология — электрические технологии (Издательство высшего образования, Китай, 2009 г.).

Типы асинхронных двигателей

: краткая и полезная гильдия

Асинхронный двигатель, известный как асинхронный двигатель, является наиболее часто используемым электродвигателем переменного тока. Вот как работает асинхронный двигатель: переменный ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, достигается за счет электромагнитной индукции. Эта электромагнитная индукция возникает из-за вращающегося магнитного поля обмотки статора.Но в этой статье мы сосредоточимся на типах асинхронных двигателей. Linquip собрал всю важную и полезную информацию, которую вы можете прочитать и поближе познакомиться с асинхронными двигателями и принципами их работы. В следующих разделах мы познакомимся с различными асинхронными двигателями до некоторой степени. Оставайтесь с нами.

Типы асинхронных двигателей

В основном асинхронные двигатели бывают двух типов. Эта классификация основана на том, от какого источника питания питаются асинхронные двигатели.Однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели — это два основных типа асинхронных двигателей. Как следует из их названий, однофазный асинхронный двигатель подключен к однофазному источнику переменного тока, а трехфазный асинхронный двигатель снабжен трехфазным источником питания переменного тока. Каждый из этих двух основных типов имеет несколько подкатегорий. Сам однофазный асинхронный двигатель подразделяется на 4 типа, а трехфазный асинхронный двигатель — 2 типа.

Типы однофазных асинхронных двигателей

Основываясь на конструкции и методе пуска, однофазный асинхронный двигатель подразделяется на четыре типа: разделенная фаза, конденсаторный пуск, конденсаторный пуск, работа конденсатора и экранированный полюс.В следующих разделах мы подробно рассмотрим каждый из этих типов однофазных асинхронных двигателей.

1. Асинхронные двигатели с разделенной фазой

Помимо основной обмотки статора однофазного асинхронного двигателя, существует еще одна обмотка, называемая вспомогательной обмоткой или пусковой обмоткой. Вспомогательная обмотка и центробежный выключатель включены последовательно. Работа этого переключателя заключается в отключении вспомогательной обмотки от главной цепи, когда скорость двигателя достигает 75-80 процентов от синхронной скорости.Как вы, возможно, знаете, рабочая обмотка индуктивна, но нам нужно создать разность фаз между двумя обмотками. Это возможно, если пусковая обмотка имеет высокое сопротивление. Пусковой и основной ток в асинхронных двигателях с расщепленной фазой отделяются друг от друга на некоторый угол. Итак, этот двигатель получил свое название как асинхронный двигатель с расщепленной фазой.

Этот тип двигателя имеет низкий пусковой ток и умеренный пусковой момент. Итак, вы можете найти эти двигатели в вентиляторах, нагнетателях, центробежных насосах, стиральных машинах, шлифовальных машинах, токарных станках, вентиляторах кондиционирования воздуха и многом другом.

2 и 3. Конденсаторные асинхронные двигатели с пусковым и конденсаторным пуском Конденсаторные асинхронные двигатели

Принцип работы и конструкция этих двух типов асинхронных двигателей почти одинаковы. Вы должны помнить, что однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически, потому что создаваемое магнитное поле не вращающегося типа. Асинхронным двигателям нужна разность фаз для создания вращающегося магнитного поля. В случае асинхронных двигателей с расщепленной фазой должно быть сопротивление для создания разности фаз, но при конденсаторном пуске и конденсаторном пуске в асинхронных двигателях конденсатор создает разность фаз.Это факт, что ток, протекающий через конденсатор, опережает напряжение. В конденсаторных пусковых и конденсаторных асинхронных двигателях конденсаторного пуска имеется две обмотки: основная обмотка и пусковая обмотка. С пусковой обмоткой в ​​конденсаторе будет соединение, поэтому ток, протекающий в конденсаторе, опережает приложенное напряжение на некоторый угол.

Эти два типа асинхронных двигателей имеют высокий пусковой момент, поэтому они используются в конвейерах, шлифовальных машинах, кондиционерах, компрессорах и т. Д.

4. Асинхронные двигатели с экранированными полюсами

Глядя на статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами, вы увидите выступающие или выступающие полюса. Эти выступающие полюса затенены индуктивным медным кольцом. Эти полюса разделены на две неравные половины. Меньшая часть проводит медное кольцо и называется заштрихованной частью полюса.

Поскольку двигатели с экранированными полюсами обладают низким пусковым крутящим моментом и из-за их разумной стоимости, эти двигатели в основном используются в небольших инструментах, таких как фены, игрушки, проигрыватели, маленькие вентиляторы, электрические часы и т. Д.

В следующих разделах вы познакомитесь с различными типами трехфазных асинхронных двигателей.

Типы трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазные двигатели по обмотке ротора делятся на две категории. Эти две категории — это беличья клетка и контактное кольцо.

1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Форма ротора этого типа напоминает форму клетки белки, и это причина того, что этот двигатель известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Конструкция этого типа ротора очень проста. Ротор имеет многослойный цилиндрический сердечник и несколько пазов на внешней периферии. Прорези не похожи, они перекошены под некоторыми углами. Перекос пазов помогает предотвратить магнитную блокировку между статором и зубьями ротора. Эти прорези и их перекошенная форма обеспечивают плавную работу и снижают гудение.

У двигателей с короткозамкнутым ротором вместо обмотки ротора роторы стержней.Эти стержни изготовлены из алюминия, латуни или меди.

В этом типе ротора нет контактного кольца или щеток. Следовательно, конструкция этого типа двигателя проще и надежнее.

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или с фазным ротором

Асинхронный двигатель с контактным кольцом называется двигателями с фазным ротором. Ротор состоит из многослойного цилиндрического сердечника. Как и в двигателях с короткозамкнутым ротором, на внешней периферии есть несколько пазов. Обмотка ротора размещена внутри пазов.

обмотка ротора асинхронных электродвигателей с фазным ротором намотана таким образом, что количество полюсов в обмотке ротора равно количеству полюсов обмотки статора.

Причина, по которой этот тип асинхронного двигателя называется контактным кольцом, заключается в том, что концевые выводы обмоток ротора соединены с контактными кольцами. Итак, этот двигатель известен как асинхронный двигатель с контактным кольцом.

Заключение

В этой статье мы попытались более подробно остановиться на различных типах асинхронных двигателей.Во-первых, мы дали краткое определение асинхронным двигателям и обсудили, как они работают. Далее мы поговорили об однофазных асинхронных двигателях и их типах. И, наконец, мы предоставили краткую информацию о трехфазных асинхронных двигателях и их типах. Если у вас все еще есть неясности по этой теме, вы можете зарегистрироваться на нашем сайте, и наши специалисты помогут вам. Наши специалисты в Linquip готовы ответить на ваши вопросы об асинхронных двигателях. Кроме того, мы будем очень рады, если у вас есть какой-либо опыт работы с асинхронными двигателями и вы захотите поделиться им с нами в комментариях.Надеюсь, вам понравилась эта статья.

Почему асинхронный двигатель называется асинхронным?

Поскольку асинхронный двигатель не может вращаться с синхронной скоростью, он всегда вращается со скоростью меньше синхронной. Короче говоря, асинхронный двигатель никогда не вращается с синхронной скоростью, поэтому он называется асинхронным двигателем.

Асинхронный двигатель — это электродвигатель, работающий от переменного тока. Этот тип двигателя также известен как асинхронный двигатель. Асинхронный двигатель основан на токах, индуцируемых в роторе вращающимся магнитным полем статора.Вот почему это называется индукционной машиной.

Какое еще название используется для асинхронного двигателя? Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора. Таким образом, асинхронный двигатель может быть изготовлен без электрических соединений с ротором.

Почему синхронный двигатель не запускается автоматически? Синхронные двигатели больше определенного размера не являются двигателями с самозапуском.Это свойство связано с инерцией ротора; он не может мгновенно следить за вращением магнитного поля статора. Как только ротор приближается к синхронной скорости, возбуждается обмотка возбуждения, и двигатель синхронизируется.

Как узнать, что двигатель асинхронный? Асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности. Ротор асинхронного двигателя не требует тока. Скорость двигателя не зависит от изменения нагрузки.Это постоянно.

Синхронный генератор самозапускается? Нет, они не запускаются самостоятельно. Вам нужно повернуть его до скорости, близкой к рабочей, используя другие средства, такие как небольшой мотор, прикрепленный к валу. Некоторые конструктивные особенности облегчают этот процесс, поскольку синхронный двигатель запускается как асинхронный, а после увеличения скорости поддерживается синхронизация.

Дополнительные вопросы

Можно ли использовать синхронный двигатель в качестве генератора?

Синхронный двигатель становится генератором, когда «нагрузка», приводящая двигатель, сильнее, чем двигатель, и может вращать двигатель, преодолевая крутящий момент, создаваемый двигателем.

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель
Синхронный электродвигатель — это двигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизируется с частотой питающего тока; период вращения в точности равен целому числу циклов переменного тока.
Википедия

Коэффициент мощности
об / мин
Преимущества
КПД

Асинхронный двигатель?

Все асинхронные двигатели являются асинхронными двигателями.Асинхронный характер работы асинхронного двигателя происходит из-за скольжения между скоростью вращения поля статора и несколько меньшей скоростью ротора.

В чем разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем?

Трехфазный синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, тогда как асинхронный двигатель — это машина с одним возбуждением. Обмотка якоря синхронного двигателя питается от источника переменного тока, а его обмотка возбуждения — от источника постоянного тока. Обмотка статора асинхронного двигателя питается от источника переменного тока.

Каково основное применение синхронного двигателя?

Некоторые из типичных применений высокоскоростных синхронных двигателей — это такие приводы, как вентиляторы, нагнетатели, генераторы постоянного тока, линейные валы, центробежные насосы, компрессоры, поршневые насосы, резиновые и бумажные фабрики. Синхронные двигатели используются для регулирования напряжения на концах линий электропередачи.

Как работают синхронные двигатели?

Синхронный двигатель — это двигатель, в котором ротор обычно вращается с той же скоростью, что и вращающееся поле в машине.Статор подобен статору асинхронной машины, состоящей из цилиндрической железной рамы с обмотками, обычно трехфазными, расположенными в пазах по внутренней периферии.

Какая польза от синхронного?

В диапазоне дробных лошадиных сил большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время. В промышленных масштабах большой мощности синхронный двигатель выполняет две важные функции.

Почему он называется синхронным двигателем?

Следовательно, ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле. Это связано с тем, что двигатель называется синхронным двигателем. Это двигатель с постоянной скоростью, потому что, несмотря на увеличение нагрузки, двигатель работает с той же синхронной скоростью.

Что такое синхронный двигатель и как он работает?

Синхронный двигатель — это двигатель, в котором ротор обычно вращается с той же скоростью, что и вращающееся поле в машине.Статор подобен статору асинхронной машины, состоящей из цилиндрической железной рамы с обмотками, обычно трехфазными, расположенными в пазах по внутренней периферии.

Что такое синхронный двигатель и асинхронный двигатель?

Синхронный двигатель — это машина, скорость ротора которой равна скорости магнитного поля статора. Асинхронный двигатель — это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.Синхронный двигатель не имеет пробуксовки. Значение скольжения равно нулю.

Каков принцип работы синхронного двигателя?

Принцип работы синхронного двигателя можно понять, если рассмотреть обмотки статора, подключенные к трехфазному источнику переменного тока. Влияние тока статора заключается в создании магнитного поля, вращающегося со скоростью 120 f / p оборотов в минуту для частоты f герц и для p полюсов.

В чем разница между синхронными и асинхронными двигателями?

Трехфазный синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, тогда как асинхронный двигатель — это машина с одним возбуждением.Обмотка якоря синхронного двигателя питается от источника переменного тока, а его обмотка возбуждения — от источника постоянного тока. Обмотка статора асинхронного двигателя питается от источника переменного тока.

Откуда произошло название «синхронный двигатель»?

Отсюда термин синхронный двигатель, поскольку скорость ротора двигателя такая же, как и вращающееся магнитное поле. Это двигатель с фиксированной скоростью, потому что у него только одна скорость — синхронная. Эта скорость синхронизирована с частотой питания.

В чем разница между синхронным и асинхронным двигателем?

В чем разница между синхронным и асинхронным двигателем?

Какой синхронный двигатель не запускается самостоятельно?

Следовательно, на роторе возникает движение вперед и назад, и в результате ротор не вращается. В результате средний крутящий момент на роторе равен нулю. Следовательно, трехфазный синхронный двигатель не является двигателем с самозапуском.

Что подразумевается под асинхронным двигателем?

Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора.Таким образом, асинхронный двигатель может быть изготовлен без электрических соединений с ротором.

.